Effects of cytokinin application on the photoassimilate partitioning and oil percentage in safflower cultivar under drought stress condition

مقدمه

گیاهان دانه روغنی، منبع تولید روغن خوراکی هستند. در حال حاضر بیش از 90 درصد از کل روغن مصرفی در ایران از طریق واردات تأمین می­شود که همین عامل کشور را با چالش اساسی در این زمینه مواجه کرده است  .(Taleshi et al., 2014) از بین دانه­های روغنی، گلرنگ به عنوان یک گیاه بومی ایران و به دلیل تحمل بالا نسبت به تنش­های محیطی از جمله خشکی، شوری و سرمای زمستانه، از اهمیت خاصی برخوردار است (Emonoger, 2010). هم اکنون حدود 5239 هکتار از اراضی کشاورزی و دیم کشور به کشت گلرنگ اختصاص داده شده است که سهم ناچیزی از روغن مصرفی کشور را پوشش داده است (Agricultural Jihad Statistics, 2020). اسیدهای چرب غیراشباع از اهمیت زیادی در کیفیت تغذیه­ای روغن برخوردارند و روغن گلرنگ با بیش از 80 درصد اسیدهای چرب غیر اشباع، بسیار با ارزش می­باشد .(Nazari et al., 2017) این روغن با داشتن درصد بالایی از اسیدهای چرب اشباع نشده (16-20 درصد اولئیک ، 75- 71 درصد لینولئیک و اسید12-10 درصد لینولنیک) و همچنین اسیدهای چرب اشباع شده (دو تا سه درصد پالمتیک اسید و 16-20 درصد استئاریک اسید)، از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است (Bortolheiro & Silva, 2017).

تنش خشکی یکی از مهم‌ترین تنش­های محیطی محدود کننده­ تولید محصولات گیاهی در سراسر جهان است و اثرات نامطلوبی بر رشد و نمو گیاه و سایر فراورده­های متابولیکی دارد (Drynto et al.,2016). عملکرد بسیاری از محصولات گیاهی در اثر تنش خشکی، بیش از 50 درصد کاهش می­یابد  .(Zlateve & Lidon, 2012) Salek et al., 2020 نیز نشان دادند که تنش خشکی در گیاه گلرنگ باعث کاهش 18/51 درصدی عملکرد دانه گلرنگ شد. کاهش عملکرد گلرنگ توسط محققان دیگر نیزگزارش شده است(Amiri et al., 2016; Nasiri et al., 2017). پر شدن دانه به فتوسنتز جاری و انتقال مجدد مواد ذخیره شده در بافت­های رویشی در قبل و بعد از گرده­افشانی وابسته است. انتقال مجدد قندهای محلول ساقه به‌طور معمول زمانی آغاز می­شود که فتوسنتز جاری برگ­ها قادر به تامین نیاز مخازن فعال گیاه نباشد (Saeidi & Moradi, 2011).

سیتوکنین­ها گروهی از هورمون­ها هستند که بر بسیاری از فرآیندهای نموی و فیزیولوژیک مانند انتقال مواد غذایی، پیری برگ، تشکیل و فعال­سازی مریستم انتهایی، نمو گل، شکستن خواب جوانه و افزایش مقاومت گیاه در تنش­های محیطی شرکت دارند (Mazid et al., 2011). سیتوکنین­ها بر حرکت مواد غذایی از بخش­های دیگر گیاه به برگ­ها و ساقه­ها خصوصا در شرایط تنش، تأثیر می‌گذارند و موجب افزایش حرکت مواد غذایی می شوند که به این پدیده، جابجایی مواد غذایی بر اثر سیتوکنین گفته می­شود. Taize & Zaiger (2006) چنین فرض کرده­اند که این هورمون با ایجاد یک رابطه منبع - مخزن جدید، موجب جابجایی مواد غذایی می­شود. در شرایط تنش خشکی، مواد فتوسنتزی تولیدی کم و  تقاضا از سوی دانه­ها برای دریافت مواد فتوسنتزی زیاد است و سیتوکنین­ با افزایش حرکت مواد غذایی  و تغییر الگوی تسهیم مواد فتوسنتزی، باعث کاهش تسهیم مواد به قسمت برگ­ها و ساقه­ها می‌شود و انتقال مواد فتوسنتزی به سمت دانه­ها را افزایش می‌دهد و در نتیجه باعث کاهش اثرات منفی تنش می­شود (Taize & Zaiger, 2006; Mohamadi et al., 2014).

با توجه به اهمیت گیاه گلرنگ در تغذیه انسان که با تأمین امنیت غذایی، سبب کاهش وابستگی به واردات دانه­های روغنی می‌شود و همچنین با در نظر گرفتن مقاومت بالای آن به شرایط نامساعد محیطی، تحقیقات روی سازگاری و قابلیت کشت گیاه گلرنگ در داخل کشور ضروری است؛ بنابراین هدف از انجام این پژوهش، بررسی امکان افزایش تخصیص مواد فتوسنتزی و درصد روغن دانه با کاربرد سیتوکنین در دو شرایط آبیاری مطلوب و اعمال تنش خشکی و همچنین بررسی رقم جدید کشت شده در منطقه زنجان بود.

مواد و روش­ها

این پژوهش در مزرعه­ تحقیقاتی دانشکده­ی کشاورزی دانشگاه زنجان، واقع در عرض جغرافیایی 36 درجه و 40 دقیقه­ی شمالی و طول جغرافیایی 48 درجه­ و24 دقیقه­ی غربی و ارتفاع 1594 متری از سطح دریا در سال­های زراعی 97 -96 و 98-97 به‌صورت آزمایش اسپیلیت پلات فاکتوریل بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی در چهار تکرار انجام شد. هر واحد آزمایشی شامل چهار ردیف به طول شش متر بود. کاشت به‌صورت مسطح بر روی  ردیف­هایی با 50 سانتی­متر از یکدیگر و فاصله­ی بوته­ها بر روی ردیف ده سانتی­متر انجام شد. عملیات تنک کردن بوته­ها نیز در مرحله­ شش برگی برای رسیدن به تراکم مطلوب (40 بوته در متر مربع) انجام شد و سیستم آبیاری به صورت نواری بود. تیمارهای آزمایش شامل سطوح آبیاری (پتانسیل آب خاک 4/0- مگاپاسکال به‌عنوان تیمار شاهد و پتانسیل آب خاک 2- مگاپاسکال تیمار تنش خشکی) به‌عنوان فاکتور اصلی و پنج رقم گلرنگ (سینا، گلدشت، فرامان، پرنیان و محلی اصفهان) و محلول­پاشی با هورمون سیتوکنین در سه سطح (صفر (شاهد)، 50 و 75 میکرومولار) به‌عنوان فاکتورهای فرعی بود (Mohammadi et al., 2014). در بین ارقام کشت شده،رقم پرنیان، رقم اصلاح شده­ جدیدی بود که برای اولین بار در منطقه­ زنجان کاشته شد. آماده‌سازی زمین در اسفند سال­های 1397و 1398 انجام شد. و بذرها در هر دو سال در تاریخ بیستم فروردین کاشته شدند و بلافاصله آبیاری انجام شد. تا مرحله 50 درصد گلدهی، آبیاری در تمام کرت‌ها به‌صورت یکسان انجام شد و جهت اعمال تنش خشکی، آبیاری در مرحله­ 50 درصد گلدهی در کرت­های تنش خشکی قطع شد و قطع آبیاری تا رسیدن پتانسیل آب خاک به 2- مگاپاسکال ادامه یافت (Contour- Ansel et al., 2010) و سپس آبیاری مجدد انجام شد. برای تعیین درصدی از رطوبت خاک که در آن پتانسیل آب خاک به 2- مگاپاسگال برسد، از منحنی رطوبتی خاک استفاده شد (شکل 1). برای این منظور، بعد از قطع آبیاری هر دو روز یک­بار، نمونه برداری از خاک صورت گرفت و درصد رطوبت وزنی خاک تعیین شد. و تیمار تنش وقتی آبیاری شد که درصد رطوبت خاک به 12 درصد )نقطه پژمردگی دائم) رسید .همچنین تیمار شاهد هر هفته یک­بار آبیاری شد، به­گونه­ای که رطوبت خاک در محدوده رطوبت سهل­الوصول (18 تا 22 درصد رطوبت وزنی) حفظ شود. درصد وزنی رطوبت خاک مزرعه آزمایش، در ظرفیت زراعی 33 درصد، و در نقطه پژمردگی دائم، 12 درصد تعیین شد (شکل 1). جهت اعمال تیمار سیتوکینین، از 6-بنزیل آمینوپورین استفاده شد. تیمار هورمون سیتوکینین در غلظت­های اشاره شده (صفر(شاهد)، 50 و 75 میکرومولار) همزمان با اعمال تنش خشکی و سه بار با فاصله پنچ روز یک­بار در هنگام غروب آفتاب اعمال شد. به­منظور کاهش کشش سطحی آب و در نتیجه جذب بهتر، مقدار پنج سی­سی ماده توئین 20 رقیق شده (01/0 درصد) به مخزن سمپاش اضافه شد. تیمار شاهد (غلظت صفر) شامل اسپری با آب مقطر بدون استفاده از هورمون سیتوکنین بود. برای اندازه­گیری میزان انتقال مجدد مواد فتوسنتزی، به حداکثر وزن خشک ساقه پس از گلدهی (اتمام گلدهی) و همچنین وزن خشک ساقه در مرحله رسیدگی کامل نیاز است. برای تعیین حداکثر وزن خشک ساقه، در سه مرحله (به فاصله پنچ روز بعد از هر نوبت هورمون پاشی) و در هر مرحله ده بوته رقابت کننده از هر واحد آزمایشی انتخاب و برداشت شدند و سپس در آزمایشگاه، برگ، ساقه و طبق­ها از یکدیگر جدا شدند و ساقه­ها در پاکت کاغذی و در آون با دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت قرار گرفتند تا وزن خشک آن­ها به‌دست آید. همچنین برای اندازه­گیری تسهیم مواد فتوسنتزی، در پایان فصل رشد (در زمان رسیدگی کامل)، از سه خط وسط هر واحد آزمایشی و با حذف اثر حاشیه­ای، ده بوته به­طور تصادفی برداشت شدند. در آزمایشگاه، برگ، ساقه و طبق­ها از یکدیگر جدا شدند و هر کدام به­صورت جداگانه در پاکت کاغذی در آون 80 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت قرار داده شد و وزن خشک آن­ها به‌دست آمد و در نهایت تسهیم مواد فتوسنتزی به برگ، ساقه و طبق­ها محاسبه شد. در نهایت میزان انتقال مجدد مواد فتوسنتزی از ساقه به دانه و سهم ذخایر ساقه در عملکرد دانه با استفاده از روابط زیر محاسبه شدند:

شکل 1- منحنی رطوبتی خاک محل آزمایش. منحنی صورتی نمایانگر منحنی رطوبتی، خط زرد پتانسیل آب خاک در 4/0- مگاپاسگال به عنوان تیمار شاهد، خط آبی نیز پتانسیل آب خاک در 2- مگاپاسگال به عنوان تیمار تنش خشکی می­باشد.

Figure 1. Soil moisture curve of the experimental site soil. Pink curve: moisture curve; Yellow: soil water potential in -0.4 MP as control treatment, Blue: soil water potential in -2 MP as drought stress

رابطه1 (Kobata et al., 1992)   

حداکثر وزن خشک ساقه بعد از رسیدگی کامل- حداکثر وزن خشک ساقه بعد از گلدهی=  انتقال مجدد مواد فتوسنتزی از ساقه به دانه­ها

رابطه2 (Plata et al.,1994) 

100×[وزن خشک ساقه در زمان گلدهی/(وزن خشک ساقه در رسیدگی-وزن خشک ساقه درمرحله گلدهی)] = کارایی ساقه در انتقال ذخایر به دانه

رابطه3 (Niu et al., 1998)                         100× (عملکرد دانه/ انتقال مجدد از ساقه به دانه ) =سهم ذخایر ساقه در عملکرد دانه

برای اندازه­گیری عملکرد دانه در مرحله­ رسیدگی کامل، دو متر مربع از وسط هر کرت پس از حذف اثر حاشیه­ای برداشت شد و سپس وزن کل بوته­های برداشت شده اندازه‌گیری شد. برای اندازه­گیری درصد روغن از روش سوکسله (Ullah & Bano, 2011). استفاد شد. تجزیه و تحلیل داده­های دو سال از طریق مدل خطی (GLM) به کمک نرم ‌افزار ) SASنسخه 9.1) انجام شد. به دلیل اینکه این پژوهش در دو سال زراعی انجام شد، از تست بارتلت استفاده شد. سطح معنی داری P=0.05)) بالای پنج درصد بود که فرض برابری واریانس ها پذیرفته شد و معلوم شد که واریانس ها همگن هستند. برای مقایسه­ میانگین­ها از آزمون چند دامنه­ای دانکن سطح احتمال پنج درصد استفاده شد. نمودار­ها نیز با استفاده از نرم‌افزار (2013) Excel رسم شد.

نتایج و بحث

تسهیم مواد فتوسنتزی به برگ

نتایج تجزیه واریانس صفت وزن خشک برگ، بیانگر تفاوت معنی­داری بین شرایط آبیاری، رقم، اثر متقابل شرایط آبیاری و رقم و اثرمتقابل رقم در سال بود (جدول1). اعمال تنش خشکی در رقم­های پرنیان، سینا، فرامان، محلی اصفهان و گلدشت به‌ترتیب باعث کاهش 23/2، 5/55، 5/56، 22 و 12/13 درصدی وزن خشک برگ نسبت به آبیاری مطلوب شد(جدول2). تنش خشکی در مرحله­ زایشی با القای پیری به برگ­ها، باعث کاهش وزن برگ می­شود. بسته شدن روزنه­ها در اثر تنش خشکی، افزایش تولید کلروفیلاز و کاهش محتوی کلروفیل یکی از عوامل مهم پیری و کاهش وزن برگ­هاست(Pereira et al., 2008). رقم محلی اصفهان در سال اول و دوم آزمایش به‌ترتیب با میانگین 58/4 و 7/6 گرم، بیشترین وزن خشک برگ و رقم­های فرامان و گلدشت به‌ترتیب در سال اول و دوم آزمایش با میانگین 51/3 و 56/3 گرم، کمترین وزن خشک برگ را به خود اختصاص دادند (جدول3). نتایج تجزیه واریانس نسبت وزن خشک برگ به وزن خشک کل بیانگر تفاوت معنی­داری بین رقم و عدم معنی داری هورمون پاشی بود (جدول1). در بین ارقام مورد مطالعه، رقم فرامان و پرنیان به‌ترتیب با میانگین 22/12 و17/10درصد، بیشترین و کمترین نسبت وزن خشک برگ به وزن خشک کل را به خود اختصاص دادند (جدول4). عدم وجود تفاوت معنی­دار اثر کاربرد هورمون سیتوکنین نیز طبیعی و نرمال است، زیرا هورمون­پاشی در مرحله گلدهی اعمال شد که برگ­ها تشکیل شده بودند؛ بنابر این هورمون نتوانسته است بر برگ­های گیاه تاثیر معنی­داری داشته باشد.

تسهیم موادفتوسنتزی به ساقه

نتایج تجزیه واریانس صفت وزن خشک ساقه، بیانگر تفاوت معنی­داری بین شرایط آبیاری، رقم، هورمون­پاشی، اثر متقابل شرایط آبیاری و رقم  و اثر متقابل رقم در سال بود (جدول1 ). اعمال تنش خشکی در رقم­های سینا، فرامان و محلی اصفهان به‌ترتیب باعث کاهش 2/57، 73/11 و1/28 درصدی وزن خشک ساقه نسبت به آبیاری مطلوب شد و این درحالی‌ا­ست که تنش خشکی، تأثیر معنی­داری بر رقم­های پرنیان و گلدشت نداشت (جدول2). در شرایط تنش شدید، نقش و سهم انتقال مجدد مواد ذخیره شده غیر ساختمانی در برگ و ساقه که در اثر تحریک تنش به قندهای قابل حل و انتقال تبدیل شده­اند، جهت جبران کاهش فتوسنتز جاری برای پر کردن دانه­ها به شدت افزایش می­یابد .(Ghassemi-Golezani et al., 2014) در سال اول و دوم آزمایش، رقم محلی اصفهان بیشترین وزن خشک ساقه را به خود اختصاص داد (جدول3). کاربرد غلظت 75 و 50 میکرومولار سیتوکنین به‌ترتیب باعث کاهش6/30 و 6/19 درصدی وزن خشک ساقه نسبت به عدم کاربرد آن شد )جدول4).

نتایج تجزیه واریانس صفت نسبت وزن خشک ساقه به وزن خشک کل، بیانگر تفاوت معنی­داری بین آبیاری، رقم و هورمون­پاشی­(p≤0.01) بود (جدول 1). همچنین تنش خشکی باعث کاهش 2/12 درصدی نسبت وزن خشک ساقه به وزن خشک کل شد(جدول4). در بین ارقام مورد مطالعه، رقم سینا کمترین نسبت وزن خشک ساقه به وزن خشک کل و محلی اصفهان بیشترین نسبت وزن خشک ساقه به وزن کل را داشتند (جدول4). کاربرد غلظت 50 میکرومولار سیتوکنین، باعث کاهش 6/45 درصدی وزن خشک ساقه نسبت به عدم کاربرد آن شد (جدول4). دلیل کاهش وزن خشک ساقه و نسبت وزن خشک ساقه به وزن خشک کل با کاربرد سیتوکنین،­ افزایش تحرک و انتقال مواد فتوسنتزی بیشتر به طبق­ها نسبت به عدم کاربرد آن بیان شده است (Lopez Pereia et al., 2008).

تسهیم موادفتوسنتزی به طبق

نتایج تجزیه واریانس صفت وزن خشک طبق بیانگر تفاوت معنی­داری بین شرایط آبیاری، رقم، هورمون­پاشی، اثر متقابل شرایط آبیاری و رقم و اثرمتقابل هورمون­پاشی در سال بود (جدول1). اعمال تنش خشکی در رقم­های پرنیان، سینا، فرامان، محلی اصفهان و گلدشت، به‌ترتیب باعث کاهش 6/15، 9/6،12/28، 6/29 و 8/24 درصدی وزن خشک طبق نسبت به آبیاری مطلوب شد (جدول2). در هنگام اعمال تنش خشکی در مرحله­ گلدهی، تعداد زیادی از گل­ها که توانایی بالقوه تبدیل شدن به طبق را داشتند، به‌دلیل کاهش فتوسنتز و عدم فرآهمی منابع، از بین می‌روند و تعداد طبق در بوته کاهش می­یابد .(Dawood, 2018) کاربرد 75 میکرومولار سیتوکنین در سال اول آزمایش با میانگین 6/14 و در سال دوم آزمایش با میانگین 99/13 گرم، بیشترین وزن طبق را به خود اختصاص داد و این درحالی‌است که کاربرد 50 میکرومولار سیتوکنین در سال اول آزمایش، با میانگین 89/14 گرم، بیشترین وزن خشک طبق را نسبت به عدم کاربرد این هورمون داشت (شکل 2). نتایج تجزیه واریانس صفت نسبت وزن خشک طبق به وزن خشک کل، بیانگر تفاوت معنی­داری بین رقم و هورمون­پاشی­ بود (جدول 1). از لحاظ اختصاص وزن خشک کل به وزن خشک طبق، رقم سینا با میانگین16/62 درصد و پرنیان با میانگین 33/59 درصد، بر دیگر ارقام برتری داشتند (جدول4).  سایتوکنین­ها بر حرکت مواد غذایی خصوصا در شرایط تنش، از بخش­های دیگر گیاه به برگ­ها و ساقه­ها تأثیر می‌گذارند و موجب افزایش حرکت مواد غذایی می­شوند (Koutrobas et al., 2004).

کارایی ساقه در انتقال ذخایر به دانه

 نتایج تجزیه واریانس صفت کارایی ساقه در انتقال ذخایر به دانه، نشان‌دهنده تفاوت معنی­دار بین شرایط آبیاری، رقم، هورمون­پاشی و اثر متقابل شرایط آبیاری و رقم بود (جدول 1).

جدول 1- تجزیه واریانس اثر غلظت­های مختلف سیتوکنین(C) بر صفات مختلف پنچ رقم گلرنگ (B) در دو سطح آبیاری (I) دو سال زراعی (Y)

Table 1. Variance Analysis of the effects of different cytokinin concentrations (C) on different traits of five safflower cultivars (B) under two irrigation treatments (I) in two crop years(Y)

ns،^*و ^**: به‌ترتیب نشان دهنده عدم تفاوت معنی دار و معنی‌داری در سطح احتمال پنج و یک درصد.

^ns, * and **: Non significant and significant differences at 5% and 1% of probability levels, respectively.

اعمال تنش خشکی در رقم­های پرنیان، سینا، فرامان، محلی اصفهان و گلدشت به‌ترتیب باعث افزایش 2/25، 9/12،67/30، 7/52 و 8/25 درصدی کارایی ساقه در انتقال ذخایر به دانه نسبت به آبیاری مطلوب شد (جدول2). افزایش تسهیم مواد فتوسنتزی ذخیره­ای به دانه­ها در شرایط تنش در مرحله دانه‌بندی می­تواند در ارتباط با روابط منبع به مخزن باشد (Lopez Pereia et al., 2008). این بدان مفهوم است که در شرایط تنش خشکی، با نقصان فتوسنتز جاری و پیر شدن برگ­ها، ذخایر ساقه یکی از منابع مهم فتوسنتزی برای دانه­هاست که تقاضای زیادی برای منابع فتوسنتزی دارند. در این حالت است که ذخایر موجود در بافت­های رویشی و خصوصا ساقه­ها به عنوان مبدا ثانوی، نقش مهم­تری را نسبت به حالت بدون تنش در پر شدن دانه ایفا می­کنند. کارایی انتقال مجدد ماده­ خشک، تحت تاثیر ژنتیک و محیط است و تولید ماده­ خشک بیشتر در مرحله گرده افشانی، باعث انتقال مجدد بیشتر ماده­ خشک به سمت دانه خواهد شد (Marefatzadeh Khamaneh, 2012).

جدول 2- مقایسه میانگین اثر متقابل سطوح آبیاری و رقم بر صفات مختلف ارقام گلرنگ در دو سطح آبیاری و غلظت­های مختلف سیتوکنین

Table 2. Mean comparison of the interaction effects of irrigation levels and cultivar on different traits of safflower cultivars in two irrigation levels and different cytokinin concentrations

در هر ستون، میانگین‌های دارای حروف مشترک،بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد، تفاوت معنی‎‌داری ندارند.

Means with the same letters in the same column are not significantly different based on Duncan's test at 5% of probability level.

شکل 2- نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل سال و هورمون­پاشی بر وزن خشک طبق. میانگین­های دارای حروف مشابه، بر اساس  آزمون چند دامنه­ای دانکن و در سطح احتمال پنچ درصد، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند.

Figure 2. Mean comparison of the interaction effects of year × hormone spraying on capitule dry weight. Means with the same letters are not significantly different based on Duncan's test at 5% of probability level.

جدول 3- مقایسه میانگین اثر متقابل سال و رقم برصفات مختلف ارقام گلرنگ در دو سطح آبیاری و غلظت­های مختلف سیتوکنین

Table 3. Mean comparison of the interaction effects of year × cultivar on different traits of safflower cultivars in two irrigation levels and different cytokinin concentrations

 در هر ستون، میانگین‌های دارای حروف مشترک،بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد، تفاوت معنی‎‌داری ندارند.

Means with the same letters in the same column are not significantly different based on Duncan's test at 5% of probability level.

سهم ذخایر ساقه در عملکرد دانه

تفاوت معنی­داری بین اثر شرایط آبیاری، رقم و  هورمون­پاشی بر سهم ذخایرساقه در عملکرد دانه وجود داشت (جدول 1). اعمال تنش خشکی باعث افزایش 1/26 درصدی سهم ذخایر ساقه در عملکرد دانه شد (جدول4). محققان نیز بیشترین میزان، سهم و کارایی انتقال مجدد از ساقه گیاه را در شرایط تنش خشکی شدید (بدون آبیاری) گزارش نمودند (Mansorifar et al., 2012). از لحاظ سهم ذخایر ساقه در بین ارقام مورد مطالعه، رقم سینا با میانگین 75/0 درصد بر دیگر ارقام برتری داشت و رقم محلی اصفهان با میانگین 46/0 درصد، کمترین سهم ذخایر ساقه را در عملکرد دانه داشت (جدول4). این نتایج نشان دهنده­ این­ست که در رقم محلی اصفهان، سهم بیشتری از مواد فتوسنتزی که در دانه­ها ذخیره شده­اند، از فتوسنتز جاری گیاه تامین شده­ است و دیگر ارقام برای پر کردن دانه، وابستگی بیشتری به مواد فتوسنتزی ذخیره شده در ساقه دارند. کاربرد غلظت 75 میکرومولار سیتوکنین، به‌ترتیب باعث افزایش 9/43 درصدی سهم ذخایر ساقه در عملکرد دانه نسبت به عدم کاربرد آن شد (جدول4). محققان با کاربرد چهار غلظت سیتوکنین (100 و 50،75، 25) نشان دادند که کارایی ساقه در انتقال ذخایر به دانه به‌ترتیب 37/16، 27/31، 89/84 و 90/79 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت و این در حالی­ست که که بالاترین کارایی ساقه با کاربرد 75 میکرو مولار هورمون سیتوکنین به‌دست آمد(Mohammadi et al., 2013). سایتوکنین­ها بر حرکت مواد غذایی خصوصا در شرایط تنش، از بخش­های دیگر گیاه به برگ­ها و ساقه­ها تأثیر می‌گذارند و موجب افزایش حرکت مواد غذایی می­شوند (Koutrobas et al., 2004).

عملکرد دانه  

شرایط آبیاری، رقم، هورمون­پاشی و اثرات متقابل شرایط آبیاری و رقم، اثر متقابل رقم و سال و هورمون­پاشی و سال بر عملکرد دانه معنی­دار بود (جدول 1). اعمال تنش خشکی در رقم­های پرنیان، سینا، فرامان، محلی اصفهان و گلدشت به‌ترتیب باعث کاهش3/13، 8، 2/21،  9/14 و 7/14 درصدی عملکرد دانه نسبت به آبیاری مطلوب شد (جدول2). به‌نظر می­رسد که رقم سینا توانسته است در شرایط تنش خشکی، عملکرد دانه بیشتری نسبت به به دیگر ارقام داشته باشد و رقم متحمل‌تری نسبت به دیگر ارقام در شرایط تنش خشکی باشد. در سال اول آزمایش، رقم فرامان و سینا به‌ترتیب با میانگین 3/3008 و 8/2995 کیلوگرم در هکتار و در سال دوم آزمایش، پرنیان و محلی اصفهان به‌ترتیب با میانگین 7/3366 و 3300کیلوگرم در هکتار، بیشترین عملکرد دانه را داشتند (جدول3).

جدول 4- مقایسه میانگین اثر غلظت­های مختلف سیتوکنین بر صفات مختلف گلرنگ در دو سطح آبیاری و دو سال زراعی

Table 4. Mean comparison of the effects of different cytokinin concentrations on the different safflower traits under two irrigation conditions in two cropping years.

در هر ستون، میانگین‌های دارای حروف مشترک،بر اساس آزمون دانکن و در سطح احتمال پنج درصد، تفاوت معنی‎‌داری ندارند.

Means with the same letters in the same column are not significantly different based on Duncan's test at 5% of probability level.

در شرایط تنش خشکی،  کاهش اجزای عملکرد و کاهش فتوسنتز جاری، باعث کاهش  عملکرد دانه می­شود .(Dawood, 2018) به‌نظر می­رسد که تنش کمبود آب در دوره پر شدن دانه، موجب نقصان در فتوسنتز جاری به عنوان مبدأ مهم پر شدن دانه می­شود، درصورتی‌که تقاضای زیاد دانه­ها (مقصد) هم­چنان وجود دارد. در این حالت، ذخایر موجود در بافت­های رویشی به­عنوان یک مبدأ ثانوی، نقش مهم­تری را نسبت به حالت بدون تنش در پر شدن دانه ایفا می­کنند ( (Naseri et al., 2017. کاهش عملکرد دانه گلرنگ توسط محققان دیگر هم گزارش شده است (Ahmed & Suliman, 2010). بیشترین عملکرد دانه با کاربرد 75 میکرومولار در سال دوم آزمایش (با میانگین 3365 کیلوگرم در هکتار) و کمترین آن با عدم کاربرد هورمون در سال اول آزمایش (با میانگین 5/2302 کیلوگرم در هکتار) به‌دست آمد. (شکل 3). در مرحله­ گلدهی، تخمدان­های بارور شروع به رشد و تکامل می­کنند و نیاز به تقسیم سلولی بیشتر می­شود. سیتوکینین­ها با افزایش ژن­های درگیر در فرآیند چرخه سلولی، سبب تحریک و تسریع تقسیم سلولی می­شوند. از طرفی سلول­های جدید نیاز به مواد غذایی برای رشد و نمو دارند. سیتوکنین­ها با افزایش تخلیه قندها از آوند آبکش و کمک به انتقال آن­ها به آپوپلاست و همچنین اثر بر تحرک قندهای ذخیره شده در واکوئل، به تأمین مواد غذایی­ برای دانه­های درحال رشد کمک می‌کنند و از این طریق باعث حفظ تعداد بیشتری از دانه­ها و ذخیره بیشتری در آن­ها می‌شوند (Roith & Ehneb, 2000). محققان دیگر نیز با کاربرد غلطت های سیتوکنین بر گیاه گلرنگ بیان کردند که کاربرد سیتوکنین­ها باعث افزایش تخصیص مواد فتوسنتزی از برگ­ها و ساقه­ها به دانه­ها و تغییر الگوی تخصیص مواد فتوسنتزی عملکرد دانه می­شود(Mohammadi  et al.,2014).

شکل 3- مقایسه میانگین اثر متقابل سال و هورمون­پاشی بر عملکرد دانه. میانگین­های دارای حروف مشابه، بر اساس  آزمون چند دامنه­ای دانکن و در سطح احتمال پنچ درصد، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند.

Figure 3. Mean comparison of the interaction effects of year × hormone spraying on seed yield. Means with the same letters are not significantly different based on Duncan's test at 5% of probability level.

درصد روغن دانه

بر اساس نتایج، اثر سال، شرایط آبیاری، رقم، هورمون­پاشی و اثر متقابل شرایط آبیاری و رقم و نیز شرایط آبیاری و هورمون­پاشی بر درصد روغن دانه معنی­دار بود (جدول 1). در شرایط آبیاری مطلوب، ارقام محلی اصفهان و سینا به‌ترتیب با میانگین های 77/36 و 92/35 درصد و در شرایط تنش خشکی نیز رقم محلی اصفهان با میانگین 42/35 درصد بیشترین درصد روغن را داشتند (جدول2). مهم‌ترین عاملی که برای کاهش درصد روغن دانه در تنش خشکی می‌توان عنوان کرد این است که تنش خشکی، باعث بروز اختلال در پر شدن دانه­ها می‌شود و طول دوره پر شدن دانه­ها را کاهش می­دهد؛ بنابراین فرصت برای تجمع پروتئین در دانه فراهم می‌شود و در نتیجه درصد روغن کاهش می­یابد. در واقع تنش خشکی به‌ویژه در هنگام رسیدگی دانه­ها، درصد ­روغن را کاهش و درصد پروتئین را افزایش می­دهد و در این حالت، فرصت کافی برای سنتز روغن از پروتئین­ها فراهم نمی‌شود (Maleki Nejad & Majidi, 2015). مقایسه میانگین داده­های اثر متقابل شرایط آبیاری و هورمون­پاشی نیز نشان داد که شرایط آبیاری مطلوب و تیمار 75 میکرومولار سیتوکنین­ با میانگین 25/35 درصد، بیشترین درصد روغن و تیمار عدم کاربرد هورمون هم در شرایط آبیاری مطلوب و هم در شرایط تنش خشکی کمترین درصد روغن دانه را داشتند (شکل 4). درصد روغن دانه با تیمار75 میکرومولار سیتوکنین در شرایط مطلوب آبیاری، 15درصد و در شرایط تنش خشکی، 10 درصد افزایش یافت و این در حالی‌ا­ست که بین تیمار 75 میکرومولار و50 میکرومولار سیتوکنین، اختلاف معنی­داری مشاهده نشد. کاربرد هورمون سیتوکنین باعث افزایش محتوی روغن گلرنگ در پژوهش دیگری نیز شده است & Bano ,2011) (Ullah. ستیوکنین با افزایش انتقال مواد فتوسنتزی و اسمیلات­ها و تنظیم روابط منبع و مخزن، باعث افزایش وزن دانه شده است (Mahrokh et al., 2019) و این درحالی‌است که سیتوکنین­ها با افزایش انتقال شیره پرورده به دانه، باعث افزایش مغز دانه به پوسته دانه می­شوند؛ با افزایش نسبت مغز دانه به پوسته آن، درصد روغن نیز افزایش می یابد. Mohammadi et al (2014) با مطالعه چهار زمان محلول­پاشی با هورمون سیتوکنین (شاهد، آغاز رشد جوانه­های جانبی، گلدهی و پر شدن دانه) و سه رقم گلرنگ بهاره (زنده رود،MEC191  و سینا) بیان نموند که محلول­پاشی طبق­ها با غلظت 75 میکرومولار هورمون سیتوکنین در مرحله گلدهی، باعث افزایش معنی­دار عملکرد دانه و درصد روغن ارقام گلرنگ شد؛ بالاترین عملکرد دانه و درصد روغن در رقم MEC191 بود کهبه‌ترتیب 84/62 و 12/65 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت. بنابراین با توجه به نتایج این پژوهش  می­توان گفت که سیتوکنین­ها هم در شرایط آبیاری مطلوب و هم در شرایط تنش خشکی، باعث کاهش اثرات ناشی از تنش و افزایش درصد روغن می‌شوند.

شکل 4- مقایسه میانگین اثر متقابل سطوح آبیاری و هورمون­پاشی بر درصد روغن . میانگین­های دارای حروف مشابه، بر اساس  آزمون چند دامنه­ای دانکن و در سطح احتمال پنچ درصد، تفاوت معنی­داری با یکدیگر ندارند.

Figure 4. Mean comparison of the interaction effects of irrigation levels × hormone on oil percentage. Means with the same letters are not significantly different based on Duncan's test at 5% of probability level.

نتیجه­گیری کلی

با توجه به نتایج به‌دست آمده از این پژوهش که حاکی از تاثیر تنش خشکی در مرحله گلدهی بر تسهیم مواد فتوسنتزی به دانه­ها، و درصد روغن دانه گلرنگ است، می­توان بیان داشت که تنش خشکی، باعث افزایش تسهیم و تخصیص مواد فتوسنتزی و کاهش عملکرد دانه و درصد روغن دانه گلرنگ در هر دو سال آزمایش شده است. رقم سینا در شرایط تنش خشکی با میانگین 2949 کیلوگرم در هکتار و رقم محلی اصفهان در شرایط آبیاری مطلوب با میانگین3247 کیلوگرم در هکتار، بیشترین عملکرد دانه را داشتند. در بین ارقام مورد مطالعه، رقم سینا با میانگین 67/22 درصد، بیشترین کارایی ساقه را در انتقال ذخایر به دانه داشت. کاربرد  75 میکرومولار سیتوکنین، باعث افزایش 6/20 درصدی تخصیص مواد فتوسنتزی کل به طبق­ها شد. بیشترین درصد روغن دانه گلرنگ با کاربرد 75 میکرومولار در شرایط آبیاری مطلوب (با میانگین25/35 درصد) و در شرایط تنش خشکی (با میانگین 41/32) به‌دست آمد که باعث افزایش 10 درصدی روغن در شرایط تنش خشکی شد. کاربرد هورمون سیتوکنین با افزایش تحرک و انتقال مواد ذخیره­ای در گیاه، باعث کاهش اثرات ناشی از تنش در گیاه شده است؛ بنابراین کاربرد هورمون سیتوکنین را می­توان به عنوان راهکاری برای بهبود تخصیص مواد فتوسنتزی، عملکرد دانه و عملکرد روغن دانه در گلرنگ، هم در شرایط آبیاری مطلوب و هم در شرایط تنش خشکی گزارش کرد. برای بررسی رقم جدید کشت شده (پرنیان) بایستی پژوهش­های دیگری نیز در مناطق آب و هوایی مختلف و در مناطق مختلف که اولین بار کشت می شود، انجام گیرد.

REFERENCES

1. Ahmed, F.E. & Suliman, A. S. H. (2010). Effect of water stress applied at different stages of growth on seed yield and water-use efficiency of cowpea. Agriculture and Biology Journal of North America, 1(4), 534-540.
2. Agricultural Jihad Statistics, Ministry of Agriculture. (2020).
3. Amiri, A., Sirousmehr, A. & Esmaeilzadeh Bahabadi, S., (2016). Effect of foliar application of salicylic acid and chitosan on yield of Safflower (Carthamus tinctorius L.). Iranian Journal of Plant Researches, 28(4), 712-725.
4. Bortolheiro, F. P & Silva, M. A. (2017): Physiological response and productivity of safflower lines under water deficit and rehydration. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 89(4), 3051-3066.
5. Contour-Ansel, D., Torres-Franklin, M. L., Zuily-Fodil, Y. & De Carvalho, M. H. C. (2010). An aspartic acid protease from common bean is expressed ‘on call’during water stress and early recovery. Journal of plant physiology, 167(18), 1606-1612.
6. Daryanto, S., Wang, L. & Jacinthe, P. A. (2016). Global synthesis of drought effects on maize and wheat production. PloS one, 11(5), e0156362.
7. Dawood, M. G. (2018). Improving drought tolerance of quinoa plant by foliar treatment of trehalose. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 19(5), 245-254.
8. Emongor, V. (2010). Safflower (Carthamus tinctorius L.) the underutilized and neglected crop: a review. Asian Journal of Plant Sciences, 9(6), 299-306.
9. Ghassemi-Golezani, K., FarhanghiAbriz, S., Hassannejad, S. & Hassanpour-Bourkheili, S. (2014). Some physiological responses of mung-bean at different plant densities to water deficit. International Journal of Biosciences. 4(12), 19-26.
10. Lopez Pereia, M., Bereny, A., Hall, A. J. & Trapani, N. (2008). Contribution of pre-anthesis photoassimilates to grain yield: Its relationship with yield in Argentine sunflower cultivars released between 1930 and 1995. Field Crops Research, 105 (1-2), 88–96.
11. Kobata, T., Palta, J. A. and Turner, N. C. (1992). Rate N application enhances remobilization and reduces losses of pre-anthesis N in wheat grown on a duplex soil. Australian Journal of Agricultural Research,46(3), 519 – 531.
12. Koutroubas, S. D., Papakosta, D. K. & Doitsinis, A. (2004). Cultivar and seasonal effects on the contribution of pre-anthesis assimilates to safflower yield. Field Crops Research, 90(2-3), 263-274.
13. Mahrokh, A., Nabipour, M., Roshanfekr H. A., Choukan, R. (2019). Response of some grain maize physiological parameters to drought stress and application of auxin and cytokinin hormones. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12(1),1-15. (In Persian)
14. Maleki Nejad, R. & Majidi, M. M. (2015). Evaluation of Iranian and foreign safflower germplasms under normal and drought stress conditions. Journal of Crop Breeding, 7(15), 1-13.
15. Mansoorifar, S., Shaban, M., Ghobadi, M. & Sabbaghpour, S. H. (2012). Evaluation of grain filling rate and durability in (Cicer arietinm L.) cultivars under drought stress with the use of nitrogen fertilizer. Iranian Agricultural Research, 10, 602-591. (In Persian)
16. MarefatzadehKhameneh, M. (2012). Echophysiological impact of water stress on growth and development of Mungbean. International journal of Agronomy and Plant Production, 3(12),599.
17. Mazid, M., Khan, T. A. & Mohammad, F. (2011). Cytokinins, a classical multifaceted hormone in plant system. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 7(4), 123-136.
18. Mohamadi, M & Tavakoli, A. (2013). Evaluation of the effect of application of different concentrations cytokinin hormone on increasing photosynthetic remobilization of two spring safflower cultivars (Carthamus tinctorius L.). The first national conference on sustainable development using the agricultural model, 13-16 March., Hamadan, 666-674.
19. Mohamadi, M., Tavakoli, A. &Pouryosef, M. (2014). Evaluation of the effect of foliar application of cytokinin hormone at different growth stages on yield components and yield of spring safflower cultivars (Carthamus tinctorius L.). National Electronic Conference on New Achievements in Engineering and Basic Sciences, 11-13 November., Mohagheg university Ardabil, 606-611.
20. Mohammadi, M., Tavakoli, A. & Saba, J. (2014). Effects of foliar application of 6-benzylaminopurine on yield and oil content in two spring safflower (Carthamus tinctorius L.) cultivars. Plant growth regulation, 73(3), 219-226.
21. Nasiri, M., Ramezani, A. & Zeyae nasab, M. (2017). The effect of poor irrigation and use of phosphate-soluble biofertilizer On yield and yield components of safflower. Journal of Ecology, 32-42. (In Persian)
22. Nazari, M., Mirlohi, A. & Majidi, M. M. (2017). Effects of drought stress on oil characteristics of Carthamus species. Journal of American Oil and Chemistry Society, 94, 247-256.
23. Niu, J., Gan, Y., Zhang, J. & Yang, Q. (1998). Postanthesis dry matter accumulation and redistribution in spring wheat mulched with plastic film. Crop Since, 38, 1562-1568.
24. Pereira, M. L., Berney, A., Hall, A. J. & Trápani, N. (2008). Contribution of pre-anthesis photoassimilates to grain yield: Its relationship with yield in Argentine sunflower cultivars released between 1930 and 1995. Field crops research, 105(1-2), 88-96.
25. Plata, J., Kobata, T., Turner, N. C. & Fillery, I. R. (1994). Remobilization of carbon and nitrogen in wheat as influenced by postanthesis water deficits. Crop Science, 34,118-124.
26. Reiahisamani, N., Esmaeili, M., Sima, N. A. K., Zaefarian, F. & Zeinalabedini, M. (2018). Assessment of the oil content of the seed produced by Salicornia L., along with its ability to produce forage in saline soils. Genetic Resources and Crop Evolution, 65(7), 1879-1891.
27. Roitsch, T. & Ehnab, R. (2000). Regulation of source/sink relations by cytokinins. Plant growth regulation, 32, 359-367.
28. Saeidi, M. & Moradi, F. (2011). Effect of post-anthesis water stress on remobilization of soluble carbohydrates from peduncle and penultimate internodes to the developing grains of two bread wheat cultivars. Iranian Journal of Crop Sciences, 13(3), 548-564.
29. Salek Mearaji, H. & Tavakoli. A. (2020). Evaluation of yield and some traits of two safflower (Carthamus tinctorius L.) cultivars under different irrigation regimes. Environmental Stresses In Crop Sciences, 13(3), 763-775.

30.Taize, L. & Zaiger , A. (2006). Plant Physiology. Fourth edition. Adequate translation (A. Zand, B. Kamkar, M. Mahdavi , A. Damghani & M. Abasi, Trans.): Mashhad university Jihad Publications. 648p.

31. Taleshi, K., Shokoh Far, A., Rafiee, M., Noormahamadi, G. & Sakinejhad, T. (2014). Safflower yield respond to chemical and biotic fertilizer on water stress condition. World Applied Sciences Journal, 20(11), 1472-1477.
32. Ullah, F. & Bano, A. (2011). Effect of plant growth regulators on oil yield and biodiesel production of safflower (Carthamus tinctorius L.). Brazilian Journal of Plant Physiology, 23(1), 27-31.

33.Zlatev, Z. & Lidon, F. C. (2012). An overview on drought induced changes in plant growth, water relationsand photosynthesis. Emirates Journal of Food and Agriculture, 57-72.